淺談教學手段的數(shù)字信號論文
1銜接相關(guān)課程,優(yōu)選教學內(nèi)容
數(shù)字信號處理理論性強、概念抽象、公式推導(dǎo)多,因此學習過程就變的枯燥乏味。為了讓學生能夠在有限的學時中對數(shù)字信號處理的基本知識點有更好的理解和掌握,我們不只是需要對授課內(nèi)容有一個更精心的選擇和安排,還需要重點的講授該課程中的基本概念、關(guān)鍵的結(jié)論和物理涵義,并與實際應(yīng)用緊密結(jié)合,多以實例形象講解,而不是只進行大量的公式推導(dǎo)。另外,還需要注意課程各知識點之間、課程與課程之間、各個專業(yè)之間所存在的交叉和滲透。如,“信號與系統(tǒng)”是數(shù)字信號處理的先修課程,該課程中大量存在離散信號與系統(tǒng)的內(nèi)容。那么,在制定數(shù)字信號處理課的教學內(nèi)容時,即要避免與“信號與系統(tǒng)”課內(nèi)容的大量重復(fù),又要避免課程的不完整,那么可以壓縮與“信號與系統(tǒng)”相重復(fù)的內(nèi)容。可以先簡單的復(fù)習一下第一章離散信號與系統(tǒng)理論,然后再討論數(shù)字信號處理中存在的具體問題。另外,為了讓學生把所學的知識更好的系統(tǒng)化,還需要鋪墊好后續(xù)課程[2]。例如:“帕塞瓦爾定理”與能量守恒原理相呼應(yīng),并且是現(xiàn)代信號處理中功率譜估計的基礎(chǔ);線性系統(tǒng)中有一重要運算方式—“卷積”,而“自相關(guān)/互相關(guān)”是雷達信號處理中信號分離的基礎(chǔ);“離散Fourier變換(DFT)”則是時頻信號分析或窄帶信號分析的基礎(chǔ)。這些內(nèi)容的良好掌握可以為后續(xù)專業(yè)課程的學習及畢業(yè)設(shè)計提供堅實的基礎(chǔ),還可以讓學生學會融會貫通,從而形成發(fā)散性的思維,用辯證發(fā)展的觀點來理解所學知識,培養(yǎng)學生開發(fā)探索的能力。因此,加強數(shù)字信號處理技術(shù)的實際應(yīng)用,優(yōu)選課程的相關(guān)內(nèi)容,兼顧學生之前的課程學習和未來的課程安排,做好課程內(nèi)容之間的銜接,提高學習的效率。
2結(jié)合實際問題使教學手段形象化
學生對數(shù)字信號處理課中很多抽象的概念和公式不容易理解。因此,教學手段的形象化,可以使學生更感性和直觀地體會概念、公式及其原理的意義,更全面透徹地理解所學內(nèi)容。教學手段的形象化主要分為下面兩個方面。第一,結(jié)合含義學習數(shù)學公式。數(shù)字信號處理課程中許多概念是用數(shù)學公式來描述的,其推導(dǎo)過程也比較復(fù)雜,涉及數(shù)學符號多,學生容易僅針對符號來推導(dǎo)符號,容易忘記數(shù)學符號和公式背后的含義[3]。從而,在教學過程中,不僅要訓練學生用口語表述數(shù)學公式,而且要著重理解公式所表示的物理含義,促進學生緊密結(jié)合實際應(yīng)用開展學習。第二,在課堂教學中,大量使用仿真軟件展示結(jié)論或結(jié)果。MATLAB是數(shù)字信號處理課程中的常用的教學仿真軟件,配有功能非常全面的ToolBox,能輕松完成數(shù)字信號的分析和復(fù)雜處理,如:可以設(shè)計濾波器并進行統(tǒng)計分析、顯示DFT結(jié)果的`幅度譜、計算離散卷積等,也可以形成教學所用的多媒體素材。還可用MATLAB仿真某些抽象的公式和概念[4,5],利用圖形形象化的說明這些定理和概念,既生動形象,又調(diào)動了學生的興趣。此外,讓學生進行探究式學習,提高其探索精神和動手能力;結(jié)合實際應(yīng)用中的問題,設(shè)計開放性實驗課題,使學生主動地探索和研究,把學生按小組劃分,通過組內(nèi)協(xié)作和組間競爭的方式,讓學生在團結(jié)合作中完成一個實際題目,增強學生的團隊合作精神和創(chuàng)新意識。
3培養(yǎng)工程思維,加強實驗教學
工科院校的學生即需要扎實的理論基礎(chǔ),還需要培養(yǎng)解決實際問題的能力。從而,在實驗教學環(huán)節(jié)中應(yīng)不斷加強,培養(yǎng)學生將知識應(yīng)用于工程的能力。應(yīng)根據(jù)信號類專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的相關(guān)聯(lián)性,對實驗內(nèi)容進行設(shè)計和編排,既兼顧到前課程—“信號與系統(tǒng)”中各實驗間的聯(lián)系,還要為后續(xù)課程—“DSP原理與應(yīng)用”打下基礎(chǔ),即將本科四年的課程學習看成一個系統(tǒng),“數(shù)字信號處理”課程實驗作為其中承上啟下的一個必不可少的環(huán)節(jié)存在,應(yīng)達到加深之前知識的理解和鋪墊后續(xù)將要學習知識的目的。基于此,把初步了解和學習DSP的軟件環(huán)境CCS(CodeComposerStudio)加入到了“數(shù)字信號處理”的MATLAB仿真實驗中,并將實驗課程劃分成兩個層次,即基礎(chǔ)性實驗和進階性實驗。基礎(chǔ)性實驗主要包括常見離散型號的產(chǎn)生和實現(xiàn)實驗、FFT算法的應(yīng)用實驗、無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計實驗、有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計實驗等,使用工具主要為Matlab編程環(huán)境,主要目的是重現(xiàn)課本上的概念、定理等,加深學生理解,為后續(xù)的進階性實驗奠定基礎(chǔ);進階性實驗主要是面向工程應(yīng)用和實際問題的設(shè)計型實驗,如:CodeComposerStu-dio的入門實驗、音頻信號發(fā)生實驗、特定波形的信號產(chǎn)生實驗等,在實驗設(shè)計過程中注意結(jié)合常見錯誤設(shè)計相應(yīng)的問題,讓學生自主解決,老師在這一過程中僅起到指引解決問題方向的作用,不給出具體的解決方案和步驟,培養(yǎng)學生的獨立解決工程問題的能力。
4結(jié)語
數(shù)字信號處理課程不僅是電氣信息類專業(yè)一門極為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,對其它電子類專業(yè)課程也起到一個連接的作用;在學習過程中,既要掌握基礎(chǔ)的理論,還要掌握專業(yè)的技術(shù)。從而,在廣泛應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)的未來,才具有解決實際問題的能力。對于數(shù)字信號處理課程所具有的特點,以應(yīng)用為牽引進行教學改革,在教學內(nèi)容、教學手段和實驗上進行優(yōu)化和創(chuàng)新,培養(yǎng)學生對數(shù)字信號處理課程的興趣,在老師的方向性指導(dǎo)下,提高學生自主學習和解決實際問題的能力。